JP2006131228A - 車両用ボンネット構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、高剛性且つ低傷害値を実現し、更にはその傷害値と進入量を理想的な値になるようにチューニングすることが可能なボンネット構造を提供する。
【解決手段】車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネル３とを有するボンネット１において、ボンネット１の車幅方向中央部に、インナーパネル３の前部から車両後方側に延出する第二フレーム部５が形成されるとともに、第二フレーム５の車幅方向両側に、インナーパネル３からアウターパネル２の裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプル６が複数形成されるように構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、主にアウターパネルとインナーパネルより構成される自動車のボンネット構造に関するものである。

車両用ボンネットには、軽量、高剛性であると共に、歩行者との衝突時に、傷害値（衝突における歩行者のダメージをあらわす指標。詳細は後述する）が小さく、且つ進入量（衝突による、ボンネットのエンジンルーム方向への変形量）も小なることが望まれる。

主にアウターパネルとインナーパネルより構成される自動車のボンネット構造として、例えば下記特許文献１や特許文献２のように、インナーパネルに複数のディンプルを成形することにより、軽量かつ高剛性としたものが知られている。
特開２０００−１６８６２２号公報 米国特許第５２４４７４５号明細書

しかしながら、上記従来の構造では、インナーパネルに複数のディンプルを設けたのみであったため、傷害値と進入量のバランスを部分的に調整することが困難で、十分な設計自由度が得られ難いという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑み、軽量、高剛性且つ低傷害値を実現し、更にはその傷害値と進入量とが理想的なバランスとなるように最適設計することが容易なボンネット構造を提供するものである。

請求項１の発明は、車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネルとを有するボンネットにおいて、該ボンネットの車幅方向中央部に、前記インナーパネルの前部から車両後方側に延出する第二フレーム部が形成されるとともに、該第二フレームの車幅方向両側に、前記インナーパネルから前記アウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルが複数形成されていることを特徴とする車両用ボンネット構造である。

請求項２の発明は、請求項１記載の車両用ボンネット構造において、前記ボンネットの外周縁に沿って、前記アウターパネルと前記インナーパネルにより略閉断面形状を成す第一フレーム部が形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の車両用ボンネット構造において、前記第二フレーム部の幅寸法は、車両後方に至るほど大きくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用ボンネット構造において、前記第二フレーム部は前記インナーパネルから前記アウターパネルの方向に突出するとともに、前記アウターパネルとの間に隙間が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、インナーパネルにディンプルを設けることにより、歩行者がボンネットのどの部分に当たっても傷害値に大きな偏りがないようにすることができる。また、車幅方向中央部に設けられた第二フレームによって、剛性が低くなり易いボンネット中央部の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性を均一化することが出来る。

請求項２の発明によれば、インナーパネル外周縁に沿って形成された第1フレーム部によって、例えばインナーパネルに貫通孔を設ける等しても、ボンネットの剛性低下を防止することができる。

請求項３の発明によれば、剛性が低くなりやすいボンネット中央部後方の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性を更に均一化することが出来る。

請求項４の発明によれば、ボンネットの第二フレーム部が設けられた箇所は、衝突後、早期にアウターパネルの変形が第二フレーム部に達して剛性が大きくなる。

以下の記述において、中央とは左右方向の中央、中心部とはボンネット本体において前後左右方向の中心部を表すものとする。

本発明の参考実施形態を図１〜図５によって説明する。図1は、ボンネット１の斜視図である。アウターパネル２はボンネット１の外板であり、車両の外装の一部となる。

図２はボンネット１の底面図である。

ボンネット１は、主にアウターパネル２とインナーパネル３から成り、インナーパネル３は、アウターパネル２に接着剤などで接合されている。アウターパネル２とインナーパネル３とはほぼ一定の間隔を保っているが、インナーパネル３の前方側であるインナーパネル前部３１は車両内側へ膨らみを持ち、アウターパネル２との間隔が広くなっている。

インナーパネル３には、ディンプル６が複数（図２では２１箇所）設けられている。ディンプル６は略円錐台形（すり鉢状）の窪みである。

更にインナーパネル３には、貫通孔７が複数（図２では３４箇所）設けられている。

図２に示すように、ディンプル６と貫通孔７は規則的な配列をとっている。ディンプル６は、その配設領域内で、一辺ａ１の正三角形の各頂点に設けられている。そして、その一辺ａ１の正三角形の重心位置に貫通孔７が設けられている。従って、各ディンプル６と貫通孔７との距離及び隣り合う貫通孔７間の距離は共にａ２であり、ａ１とａ２との関係は ａ１＝√３×ａ２ となる。

また、ボンネット１の左右及び後方の周縁に沿って、第一フレーム部４が設けられている。第一フレーム部４は、アウターパネル２とコ字状に折り曲げられたインナーパネル３とで形成される台形断面のフレーム形状である。第一フレーム部４の前方端は、インナーパネル前部３１に接続されている。

第一フレーム部４の側辺部において、アウターパネル２とインナーパネル３とが断続的に接着される。その接着箇所では完全な閉断面となっているが、非接着箇所では僅かに隙間の開いた略閉断面となっている。

図３は図２のＱ−Ｑ断面図、図４は図２のＲ−Ｒ断面図である。図５はアウターパネルとインナーパネルの一部を示す切り欠き斜視図である。

これらの図３〜図５に示すように、各ディンプル６のすり鉢の底に相当する箇所は接着剤８によりアウターパネル２に接合されている。

以上のような構造のため、ボンネット１は、第一フレーム部４によって外周縁付近が最も剛性が高く、中央部、中心部では比較的剛性が低くなっている。また、局所的には、ディンプル６のある箇所は周囲よりも剛性が高く、貫通孔７のある箇所では周囲よりも剛性が低くなっている。

ボンネット１が歩行者と衝突した際、特に歩行者の衝突部位が頭部など、局所的であった場合、ボンネット中央部の比較的剛性の低い部分であっても、ディンプル６のある比較的剛性の高い箇所に一点集中的に荷重が加わる可能性も想定される。このような場合でも、荷重はディンプル形状（円錐台形の斜面）に沿って分散して伝達されるため、衝撃吸収量が大きい。即ち、ディンプル６にはボンネット１の局所的な剛性のムラを緩和し、衝突位置が少し異なるだけで傷害値が大きく異なることを回避する作用がある。

また、貫通孔７には軽量化の他に、穴径、個数を適宜調整することにより、剛性を調整して傷害値と進入量の両立点を策定することができる。

ボンネット１は上記のようなディンプル６と貫通孔７を等間隔に一様に配しているため、傷害値と進入量の高い一様性を有する。

次に、本発明の第一の実施形態を図６によって説明する。

なお、第一以下の実施形態において、上記参考実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

図６（イ）は、第一の実施形態であるボンネット１の底面図であり、図６（ロ）は図６（イ）のＳ−Ｓ断面図である。

第一の実施形態は、第二フレーム部５を設けた点のみ上記参考実施形態と異なり、他の構造は同一である。

第二フレーム部５は、ボンネット１の中央部に、インナーパネル前部３１から後方へ延出するフレームで、インナーパネル３からアウターパネル２方向に突出する幅Ｌ１のリブ形状である。第二フレーム部５とアウターパネル２の間には隙間Ｐが設けられている。

ボンネットの中央部は、曲げ剛性が小さくなる傾向にある部位であるが、第二フレーム部５を設けることにより、ボンネット中央部の剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。

また、第二フレーム部５とアウターパネル２との間の隙間Ｐにより、この部分のボンネット１は、衝突後、早期にアウターパネル２の変形が第二フレーム部５に達して剛性が大きくなる。

次に、本発明の第二の実施形態を図７によって説明する。

図７は、第二の実施形態であるボンネット１の底面図である。第二の実施形態は、第二フレーム部周辺の斜線で示す所定範囲に、貫通孔７を設けない、無孔領域９を有することのみ第一の実施形態と異なり、他の構造は同一である。

無孔領域９は、第二フレーム部５の軸線に沿って、左右対称に幅Ｌ２を持って設定される。無孔領域９内では、貫通孔７の配置パターンであっても、貫通孔７が設けられていない。

このため、第二の実施形態では、第一の実施形態に比べてボンネット中央部の剛性が更に高くなっており、設計段階で第一の実施形態においてもボンネット中央部の剛性が不足している場合には、本構造を採用することにより、その剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。

次に、本発明の第三の実施形態を図８によって説明する。

図８は、第三の実施形態であるボンネット１の底面図である。

第二フレーム部５１は、前側の幅がL３、後側の幅がＬ４で、Ｌ４はＬ３より大なる設定となっている。

第三の実施形態は、この第二フレーム部５１の形状のみ第二の実施形態と異なり、他の構造は同一である。

上記のように、ボンネット中央部の曲げ剛性は小さくなる傾向があるが、ボンネットは幅寸法が後方側に広がった形状であるため、特に中央部後方の曲げ剛性が小さくなり易い。

このため、第三の実施形態では、第二フレーム部を等幅としたものに比べボンネット中央部後側の剛性を特に高くしている。従って、設計段階で第二の実施形態においてもボンネット中央部後方の剛性が不足している場合には、本構造を採用することにより、その剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。

以上のような参考実施形態および第一実施形態乃至第三実施形態のボンネットは、それぞれ特有の傷害値、進入量の特性を示す。以下にその理論とシミュレーション結果を示す。

傷害値（ＨＩＣ）は、次の式（数１）で定義される。

（数１）において、ボンネットに歩行者の頭部が衝突する場合を想定し、ａは衝突時の頭部合成加速度（ｍ／ｓ^２）、ｔは時間（ｍｓ）、ｔ１，ｔ２は衝突過程における任意の時刻（ｍｓ）を表し、ｔ２＞ｔ１＞０かつｔ２−ｔ１≦１５ｍｓである。

即ち、衝突過程の１５ｍｓ以下のあらゆる時間区分のうち、（数１）の右辺の中括弧内の値が最大になるような時間区分を（ｔ１，ｔ２）とし、その際の中括弧内の値を傷害値ＨＩＣと定義する。

この傷害値ＨＩＣは、小さいほど歩行者へのダメージが小さいとされている。

一方、傷害値ＨＩＣを小さくすると一般的にボンネットの変形量が大きくなり、車両内部への進入量が大きくなる傾向がある。従って、傷害値ＨＩＣを小さくしつつ、進入量も小さくする構造を策定する必要がある。

ある傷害値ＨＩＣを固定した時、進入量を最小にする頭部合成加速度Ｇ（ｔ）は、理論的には次の式（数２）で求められる。

（数２）は、（数１）の中括弧内の値が常に等しいと置く事により得られる式であり、頭部合成加速度Ｇ（ｔ）が時間ｔの０．４乗に反比例するように設定した時、進入量が最小となることを表している。

以上のことは、ボンネット１において、衝突初期の頭部合成加速度を大きく、衝突後期の頭部合成加速度を小さくすることが、結果的に傷害値と進入量を最小にすることを表している。

従って、剛性をバランスさせながら、そのような加速度を発生させるような構造が望ましく、かつ周囲に剛性が特に大きな箇所や小さな箇所がなく、変形量に偏りがない事が更に望ましい。

こうする事により、衝突位置が少し変化しただけで傷害値が大きく変化する、ということも防止できる。

その上で、エンジンルームレイアイトの関係上、進入量の大小を調整することが出来れば更に設計自由度を高めることが出来る。

図９は、傷害値と進入量のシミュレーション結果である。

図９では、同図（イ）に示すポイントＡ，Ｂの各点における傷害値と進入量のシミュレーション結果を示しており、同図（ロ）はポイントＡ、同図（ハ）はポイントＢの結果である。

各グラフとも、縦軸に傷害値ＨＩＣ、横軸に進入量（ｍｍ）を示す。それぞれプロットしてあるｔｙｐｅ−１，２，３，４は、上記の参考、第一、第二、第三の実施形態にそれぞれ対応している。

ポイントＡのグラフでは、ｔｙｐｅ−１に比べて、ｔｙｐｅ−２では、傷害値、進入量ともに減少しており、第二フレーム部５の効果が表れている。ｔｙｐｅ−３，４では、傷害値は更に減少しており、効果が表れている一方、進入量は若干増加している。

ポイントＢのグラフでは、ｔｙｐｅ−１に比べて、ｔｙｐｅ−２，３，４の順に傷害値が減少し、効果が表れている一方、進入量の増加も見られる。

このようなシミュレーションを他のポイントでも実施し、傷害値及び進入量の許容限度を考慮しつつ、最終的な採用構造を策定することが出来る。

なお、ｔｙｐｅ−２，３，４では、上記第二フレーム部５，５１の幅寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の設定要素があるため、更に設計自由度の高いものとなっている。

なお、上記実施形態以外に、以下（イ）〜（ホ）の実施形態とするも可である。

（イ）ディンプル６の配置は、正三角形配列以外の多角形配列、他の規則的配置、ランダム配置とするも可である。

（ロ）貫通孔７の配置は、他の規則的配置、ランダム配置とするも可である。

（ハ）上記の実施形態の特徴を選択的に組み合わせた構造も可である。

（ニ）第一フレーム部４は、必要に応じてアウターパネル２と全面的に接合するも可である。

（ホ）第二フレーム部５，５１は、必要に応じてアウターパネル２と部分的、或いは全面的に接合するも可である。

本発明の参考実施形態にかかるボンネットの斜視図である。 本発明の参考実施形態にかかるボンネットの底面図である。 図２のＱ−Ｑ断面図である。 図２のＲ−Ｒ断面図である。 本発明の参考実施形態にかかるアウターパネルとインナーパネルの一部を示す切り欠き斜視図である。 本発明の第一実施形態にかかるボンネットの底面図である。 本発明の第二実施形態にかかるボンネットの底面図である。 本発明の第三実施形態にかかるボンネットの底面図である。 本発明の参考および第一乃至第三実施形態にかかる傷害値と進入量とのシミュレーション結果である。

符号の説明

１ ボンネット
２ アウターパネル
３ インナーパネル
４ 第一フレーム部
５，５１ 第二フレーム部
６ ディンプル
７ 貫通孔
８ 接着剤
９ 無孔領域
３１ インナーパネル前部
Ｐ 隙間

Claims (4)

1. 車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネルとを有するボンネットにおいて、該ボンネットの車幅方向中央部に、前記インナーパネルの前部から車両後方側に延出する第二フレーム部が形成されるとともに、該第二フレームの車幅方向両側に、前記インナーパネルから前記アウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルが複数形成されていることを特徴とする車両用ボンネット構造。
2. 前記ボンネットの外周縁に沿って、前記アウターパネルと前記インナーパネルにより略閉断面形状を成す第一フレーム部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用ボンネット構造。
3. 前記第二フレーム部の幅寸法は、車両後方に至るほど大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用ボンネット構造。
4. 前記第二フレーム部は前記インナーパネルから前記アウターパネルの方向に突出するとともに、前記アウターパネルとの間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用ボンネット構造。

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